转录组分析揭示了参与马铃薯（Solanum tuberosum L.）块茎花青素合成的长链非编码RNA

《BMC Plant Biology》：Transcriptome analysis reveals long noncoding RNAs involved in the tuber anthocyanin synthesis of potato (Solanum tuberosum L.)

　　

摘要

花青素在改善植物的整体外观和营养价值方面起着重要作用，并具有抗癌、抗衰老以及预防心血管疾病等生理功能。尽管通过全基因组关联研究（GWAS）、代谢组学分析、蛋白质组学和转录组学分析已经描述了其分子机制，但长非编码RNA（lncRNA）如何调控马铃薯中的花青素生物合成仍不清楚。在本研究中，我们以白马铃薯（Atlantic）和紫马铃薯（Huasong66）为材料，检测发现这两种材料之间的花青素含量存在显著差异。我们收集了Atlantic（D1、D2、D3）和Huasong66（H1、H2、H3）三个发育阶段的块茎进行深度转录组测序。共鉴定出15,191个长非编码RNA（lncRNA），其中包括8,124个正义lncRNA、1,959个反义lncRNA、2,302个内含子lncRNA和2,806个正义重叠lncRNA。其中，990个lncRNA在Huasong66中优先表达，679个lncRNA在Atlantic中优先表达。共有1,831个lncRNA在Atlantic和Huasong66的三个块茎发育阶段中表现出差异表达。这些lncRNA的部分靶基因主要参与苯丙氨酸代谢、花青素生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成。我们发现lncRNA TCONS00021404及其靶基因C88_C11H1G019590和C88_C10H3G081620（分别编码黄酮类化合物3’,5’-羟化酶和花青素3-O-葡萄糖转移酶）在Huasong66中的表达水平高于Atlantic，不仅在块茎形成和膨大阶段，而且在成熟阶段也是如此。此外，我们还发现243个lncRNA是53个已知miRNA的前体，917个lncRNA被205个miRNA靶向，部分lncRNA分别可作为miR172b和miR482b的结合位点（eTMs）。本研究建立了马铃薯块茎发育过程中的转录组谱系，并为lncRNA在花青素合成中的潜在功能提供了证据。